[发明专利]一种黑体材料及由黑体材料制成的节能辐射杯

说明书

技术领域

本发明属于节能材料技术领域，具体涉及一种黑度系数高，导热性好，具有高吸收和在远红外波段中具有高辐射效果的黑体材料及由黑体材料制成的节能辐射杯。

背景技术

我国工业窑炉及工业锅炉是能源消耗的主体。而工业窑炉及工业锅炉普遍存在热效率低，能源浪费比较大的现象。针对工业窑炉及工业锅炉普遍存在的能源有效利用率低，能源浪费比较大的问题，国内普遍所采取的主要节能措施为：(1)尽可能采用保温效果好的轻质型保温材料；(2)采用远红外线节能涂料喷涂技术；(3)烟气余热回收利用；(4)黑体辐射元件节能技术。

黑体辐射元件节能技术是近几年来发展起来具有较高节能效果的节能技术，其基本原理是通过增大辐射传热面积，提高炉内的发射率，从而达到增强辐射传热，提高热效率，实现节能减排的目的。它是建立在“绝对黑体”概念之上并通过技术化制成的工业标准黑体(1002℃时的全发射率为0.95)。但是由于黑体元件需要在高温条件下长期工作，这就要求黑体元件在保证自身的黑度基础上还要具备很高的耐火强度。目前国内耐火材料中具备一定黑度的材料除了碳化硅外则是金属氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等，而由金属氧化物组成的黑体材料在高温烧结过程中会产生二次氧化反映，破坏了黑体材料的黑度，且价格昂贵，制做成本高。当前在黑体辐射元件节能技术中黑体辐射元件的制做材料选用的是钢玉莫来石，在1000℃条件下导热系数1.0W/m.K，其黑度是通过表面喷涂远红外线涂料来保证。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明的目的在于公开了一种黑体材料，所用黑体材料自身黑度系数高，导热性好，并在炉内温度900℃以上的条件下发射远红外线电磁波，在使用中不会对环境产生污染，环保、节能，炉膛升温速度快，并且价格低廉。

本发明的另一个目的在于公开了一种由上述黑体材料制成的节能辐射杯。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种黑体材料，其中，所述黑体材料由下述重量百分比的物质组成：碳化硅95％，三氧化二铁0.5％、二氧化锰0.5％和三氧化二铝4％。通过上述材料的组成制成的黑体辐射元件满足设计要求。

上述技术方案所述的黑体材料，其中，所述黑体材料的黑度系数为0.955，耐热温度≥1890℃。

由上述技术方案中任一技术方案所述的黑体材料制成的节能辐射杯，其中，所述节能辐射杯包括杯身和杯底，所述杯身为直筒状，杯身中间为空腔，所述空腔的底部为球状，空腔出口的断面为梯形；所述杯底平面上设置有弧型凹槽。

上述技术方案所述的由黑体材料制成的节能辐射杯，其中，空腔梯形出口的两个侧边之间的夹角为4°。

上述技术方案所述的由黑体材料制成的节能辐射杯，其中，所述杯底的直径大于杯身的直径。

上述技术方案所述的由黑体材料制成的节能辐射杯，其中，所述杯底平面上平行设置有4个弧型凹槽。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明黑体材料采用碳化硅为黑体辐射杯的主要材料，碳化硅的黑度系数为0.96，导热系数83.6W/m.K，导热性能远远高于钢玉莫来石；在碳化硅材料中再加上一定比例的三氧化二铁、二氧化锰及三氧化二铝等材料制成的黑体辐射杯，通过1450℃的高温烧结后的耐火度可达到1890℃，黑度系数可达0.955。

2、本发明节能辐射杯的结构有利于辐射热线的有序分布，所用材料的来源广泛，采用了碳化硅材料做为黑体辐射杯的主体材料，充分发挥了碳化硅材料所具有的导热性好、热熔点高、辐射能力强的优势。在应用中可大大缩短炉膛的升温时间并且改善炉膛温度的均匀性，提高工业窑炉及工业锅炉的产能，节省燃料，节能率可达到7％至20％。本发明适用范围大，可以适用于各种工业窑炉及工业锅炉节能技术改造，具备广泛的市场前景，十分有利于在本领域中推广应用。

3、本发明的节能辐射杯的杯底平面上设置有弧型凹槽，在烧制过程中有增加粘结面积、增加粘结强度，同时弧形凹槽有利于将辐射杯中心部位粘结剂中的水分通过凹槽蒸发掉，保证该处的粘结剂在窑炉升温过程中不开裂、不龟裂。

4、本发明的节能辐射杯中将空腔的靠近杯底部设置为球状，可保证内部面积的最大化，同时可保证该表面投射到加热物体表面的热量占球体表面积总热量的比数等于1，将热射线的分布由无序变成有序。

5、本发明节能辐射杯的出口的断面为梯形，该梯形出口两个侧边之间的夹角为4度，能够满足生产工艺的要求。

附图说明：

1、图1为本发明由黑体材料制成的节能辐射杯的剖面图；